Om energi

För att tillfredsställa vårt behov av näring, skydd mot väder och vind, att förflytta oss, använder vi energi. Den nyttan vi då får från energin i form av mat, varma bostäder och transportmedel m.m., kallas energitjänster. Den här energianvändningen möjliggörs av en energitillförsel genom utvinning från energikällor, (råolja, träd, högt beläget vatten,sol) och omvandling (i raffinaderier, kraftverk, flistuggar solceller) till energiformer som kan utföra energitjänster t.ex bensin, flis, elektricitet.

Energi omsätts vid all verksamhet. Hur vi nyttjar energi och till vad har stor betydelse för hur energitillförseln kan se ut. Omvänt påverkar energiförsörjningen både miljö och utveckling.

Människan och maten
Människan behöver tillföra kroppen energi för att uppehålla livet. Det fysiologiska energibehovet är ca 2400 kcal per dygn (= ca 10 MJ eller 2,8 kWh ). Detta gäller för en person med ett stillasittande och lätt arbete. En joggingrunda på en timme ökar behovet med ca 1000 kcal. Det här behovet tillgodoses via födan.
Kroppens årliga energibehov är ca 1000 kWh/år. Vid framtagandet och tillagning av maten vi äter är energiåtgången ca tre gånger så stor som kroppens behov, d.v.s. 3000 kWh.

Den totala energianvändnignen för att förse Sydsverige med mat är ca 6 TWh (terawattimmar)Tillagning och förvaring av maten står för en stor del av energianvändningen i livsmedelskedjan, totalt ca 2 TWh, vilket till största delen utgörs av elektrisk energi. Transporterna kommer som god tvåa.

För den mat vi förvarar och tillagar i hemmet använder en 4 personers familj ca 1800 kWh el per år. Nya energieffektiva kylar och frysar och lite eftertanke vid matlagning kan minska den här användningen med flera hundra kilowattimmar per år.

Människan och bostaden
Vi behöver energi för att hålla våra bostäder varma och för att värma vårt varmvatten.
För att vi skall må bra i vår bostad ställs vissa krav på inomhustemperaturen och luftkvalitén. Vi måste tillföra bostaden värme och frisk luft och föra bort dålig luft.

Inomhustemperaturen uppfattas som komfortabel när kroppens värmeavgivning står i viss relation till dess värmeproduktion. Detta kallas värmebalans.

Men vi kan också anpassa temperaturen till aktiviteten och en rimlig klädsel, och kan då spara energi som annars skulle behövas för uppvärmningen.

Luftkvalitén inomhus har betydelse för vårt välbefinnade. Den fukt och de föroreningar som vi själva, vår aktivitet och byggnadsmaterialen avger till rumsluften måste därför föras bort och ersättas av uteluft. Vid ventilation ersätts den uppvärmda rumsluften med uteluft som måste värmas till lagom temperatur. Hur stort energibehov som ventilationen ger upphov till beror på hur stort luftflödet är och hur mycket av värmen i ventilationsluften man kan ta vara på.

Energiåtgången för värmning av varmvatten har ökat i takt med ändrade vanor avseende den personliga hygienen. Generellt brukar man räkna med att vi i snitt använder ca 70 liter varmvatten per person och dygn. Detta innebär en energianvändning på ungefär 1000 kWh / år för värmning av varmvattnet. Genom att installera snålspolande kranar och munstycken samt varmvattenberedare med låga förluster kan man spara upp mot 30 % av energibehovet

En ytterligare faktor som påverkar den totala energianvändningen i våra bostäder är utvecklingen av bostadsytan per bostad och per capita. Sverige har idag den största boytan per capita i världen.

För att kompensera för den värmen som vandrar innifrån och ut genom väggar, golv och tak måste vi tillföra värme. En del av den värmen står vi själva för. Människan avger värme som en 100 watts glödlampa vid stillasittande men är uppe i 4 –5 glödlampor när vi städar och 10 –12 glödlampor under en joggingrunda. Solens instrålning genom fönster ger ett ytterligare tillskott och en del kommer från belysning och olika elektriska appater som alltid alstrar värme vid användning. Via värmeåtervinning kan man ta till vara en stor del av den värme som finns i ventilationsluften innan den släpps ut. Men i vårt klimat måste vi alltid även tillföra värme via ett värmesystem. Det kan bestå av alltifrån ett antal kakelugnar eller elelement till ett vattenburet golvvärmesystem. Systemets storlek och effekt är beroende av husets byggnadstekniska standard men också av hur effektivt huset och systemet tar vara på ”gratis”värmen från solen, människor m.m.

I genomsnitt går det åt 150 kWh/m2 och år för att förse våra bostäder med värme och varmvatten. Variationerna är dock stora och beror både på på teknisk standard och de boendes vanor. En undersökning av ett grupphusområde i Skåne med 98 direkt-el uppvärmda hus, visade på en variation i elförbrukningen mellan olika hushåll från 14 000 kWh till 36 000 kWh per år. Till en del kan detta förklaras med skillnader i hushållsstorlek men beteendet har en avgörande betydelse för de stora skillnaderna i elanvändning. I nya välisolerade hus försedda med energieffektiv teknik är det fullt möjligt att behovet av köpt energi till värme och varmvatten blir mindre än 50 kWh/ m2 och år och där varmvattnet står för den större delen.

Hushållsel används förutom till matlagning och förvaring av mat, till disk, tvätt och tork, belysning och till att driva apparater som kaffebryggare, stereo, video dator m.m.
Användning av hushållel år 1950 var ca 1500 kWh/hushåll . Idag ligger den genomsnittliga användningen på 5500 kWh per hushåll och år. Bakom denna utveckling ligger en tendens att allt fler eldrivna apparater sköter allt fler uppgifter i hemmet. Gas- och vedspis har ersatts av elspisar, kaffekokning på vedspisen sköts idag av kaffebryggaren kompletterad med espressobryggare och glassmaskin. På senare år har utvecklingen också gått mot att alltfler apparater i hushållet kan förinställas och fjärrstyras, vilket inneburit att de drar ström även när de inte uppfyller sin egentliga uppgift. Denna s.k. standby-förbrukning har för det mesta liten effekt men den långa tiden, i princip året runt, ger sammantaget en betydande ökning av elanvändningen. Tack vare skärpta krav från myndigheter och en allmän ökning av miljömedvetenheten finns en annan tendens som innebär att nya apparater som tvättmaskiner, kylar och frysar är avsevärt energieffektivare än äldre modeller. Men för kylar och frysar motarbetas dock den här positiva utvecklingen av att förvaringsvolymerna per hushåll blir allt större.
Det ökade antalet elektriska apparater i hushållen tillsamman med ett kraftigt ökat antal hushåll är förklaringen till att användningen av hushållsel totalt i Sverige mer än fördubblades mellan 1970 och 1998, från 9.2 TWh till 19,1 TWH.

Transporter
Vi behöver energi för att transportera oss. Vårt behov av att kunna förflytta oss och att transportera gods har ökat med 35% sedan 1970. I genomsnitt reser svensken idag 40 km per dygn. Det är dubbelt så mycket som på 1960-talet. Den energi som används kommer nästan uteslutande från oljeprodukter, framför allt bensin och diesel. Vilket transportsätt vi väljer har stor betydelse för hur mycket energi som går åt.

Energi i servicesektorn
Energianvändningen inom den s.k. servicesektorn har totalt sett vuxit mycket kraftigt. Sektorn omfattar många olika verksamheter med mycket varierande inriktning, hit räknas kontor och offentliga förvaltningar, butiker, hotell och restauranger samt vård, utbildning, fritid och kultur. Både vad gäller ökningen av antalet anställda och ökningen av byggnadsytan, har det inom servicesektorn skett en stor expansion. Kraven på ökad komfort och god inomhusmiljö, har lett till en ökad specifik energianvändning genom mera och fler energikrävande installationer som framför allt lett till att elanvändningen har ökat kraftigt.

I princip har lokalbeståndet gått från tunga byggnader med stor volym och enkla installationer för främst uppvärmning samt få apparater, till lätta täta och välisolerade byggnader med många apparater och omfattande installationer främst för ventilation. Energianvändningen har omfördelats från uppvärmning till driftel.

Enligt en studie från början av 90-talet, gjord inom Vattenfalls Uppdrag 2000, fördelar sig elanvändningen inom denna mycket sammansatta sektor enligt figuren här intill.

Den specifika elanvändningen per m2 är mycket varierande inom olika typer av verksamheter och lokaler. Detta gäller både för vad elen används till och hur mycket den används för en viss nyttighet.

Värme behöver tillföras för att kompensera för förlusterna genom transmissionen och för att förvärma uteluften som tillförs via ventilationen. På grund av den stora elanvändningen för belysning och elektriska apparater vilka under drift avger värme, uppstår ett betydande värmetillskott. Detta gör att det i många nya lokaler inte uppstår något värmebehov förrän utomhustemperaturen är kring 0°C, och då främst för att värma tilluften i ventilationen. Istället har man under den största delen av året ett värmeöverskott som behöver ventileras eller kylas bort.

Hur mycket energi som kan sparas inom servicesektorn kan uppskattas dels genom en bedömning av vad som är teoretiskt möjligt om dagens bästa teknik infördes, dels genom att bedöma vad som är tekniskt och ekonomiskt möjligt om kostnaderna för åtgärderna inom rimlig tid skall betalas av energibesparingarna. I den ovannämnda studien bedömdes potentialen vara 10 % av sektorns totala elanvändning. I genomsnitt krävs ett antal åtgärder per lokal för att uppnå besparingen men många av åtgärderna är ganska enkla och kräver ingen eller endast en mindre investering. En sådan åtgärd är att i den normala driften och underhållet av lokaler och utrustning aktivt arbeta med energieffektivitet och helhetsyn. För detta krävs kunskap och kontinuerlig uppföljning av energianvändningen.

Den energibesparingen som är möjlig att nå i samband med eller genom större investeringar, kräver en förståelse för att den större investeringen blir lönsam då merkostnaden återbetalas genom den minskade driftskostnaden. Om investeringar analyseras ur ett livcykelkostnads (LCC) perspektiv kan de optimeras i förhållande till driftskostnaden under dess livstid.

Industrins behov
Industrins totala energianvändning i Sydsverige ligger idag på ungefär samma nivå som 1970. Fördelningen på olika energibärare har dock förändrats kraftigt. Framför allt har oljeanvändningen mer en halverats då däremot elanvändningen och biobränslen har ökat. Den stora ökningen av biobränslen beror på att massa-och pappersindustrin använder en större del av sina restprodukter, medan ökningen av elanvändnigen har två orsaker, dels ett förmånligt pris och dels att elenergin är lättare att reglera än bränslen. Utvecklingen i Sydsverige är likartad den för hela landet.
Industrisektorn i Sydsverige svarar för 27 av de totalt 149 TWh som industrin i hela landet använde 1997 och för 10 TWh elektricitet av industrins totala 50 TWh.

Under de senaste trettio åren har det skett en kraftig ökning av produktionen. Den specifika energianvändningen d.v.s. energianvändningen per krona produktionsvärde har mellan 1970 och 1998 minskat med 42%, vilket tydligt visar på en utveckling mot mindre energikrävande varor och produktionsprocesser.

I genomsnitt svarar energianvändningen för 2% av de totala kostnaderna inom industrin. Andelen varierar dock betydligt beroende på bransch, från 5% inom massa och pappersindustrin till 0,7% inom grafisk industri. Denna variation innebär också att drivkraften för att av kostnadsskäl minska energianvändnigen är mycket olika. Därmed kan potentialen till energieffektiviseringar relativt sett vara stor i branscher där energin utgör en mindre andel av de totala kostnaderna, t.ex. verkstadsindustrin.

Industrins energibehov fördelas på produktionsprocesser, i vilka produkterna framställs, och stödprocesser t.ex belysnig, lokalvärme, ventilation och interntransporter. Inom icke-energiintensiv industri svarar stödprocesserna för mellan 50 och 75 % av energianvändningen. Inom den energiintensiva industrin är andelen lägre.

Elanvändningen inom den elintensiva industrin i Sydsverige (järn och stålverk, massa och pappers och kemisk industri) uppgår till 5,4 TWh varav 3,5 – 4 TWh används i produktionsprocessen. Motsvarande fördelning inom icke-elintensiv industri är 4,6 TWh total elanvändning varav 2.4 TWh inom produktionen. Ser man på hela energianvändnigen inom den icke-elintensiv industrin blir stödprocessernas andel större än produktionsprocessernas, 8,7 TWh resp. 7,7 TWh.

I industriella energisystem är de olika delprocesserna inbördes beroende av varandra. Värmeöverskott från produktionen tillfaller lokalerna, kylning av en process kan innebära ökat behov av lokalvärme, befuktning i en delprocess kan leda till ökat energibehov för torkning i nästa delprocess, behov av punktutsug leder till ökat tilluftsbehov i allmänventilationen m.m. När man förändrar eller byter ut processer eller genomför energihushållningsåtgärder är det därför viktigt att undersöka systemkonsekvenserna.

Exempel på hushållningsåtgärder inom produktionsprocessen är att t.ex. bättre anpassa elmotorer till behovet. Motorerna är ofta dimensionerade efter värsta tänkbara driftfall med en extra säkerhetsmariginal. Resultatet blir att, eftersom värsta driftfall aldrig inträffar, man i den dagliga driften kör med låg verkningsgrad (och med lågt utnyttjande av investerat kapital).

Inom stödprocesserna finns effektiviseringsmöjligheter särskilt vad gäller ventilation, belysning och tryckluftframställning.

Samhället

I takt med industrisamhällets utveckling ökade energianvändningen kraftigt i Sverige under 1900-talet. Den snabbaste ökningen skedde under perioden efter andra världskriget och fram till början av 1970-talet. Det var oljeanvändnigen som stod för den allra största ökningen, då däremot elanvändnigen först ökade relativt långsamt för att efter oljekris och utbyggnad av kärnkraften allt mer ersätta oljan.

Den i olika energitjänster nyttiggjorda energin har tillsynes inte ökat i någon större utsträckning sedan början av 70-talet. Men samtidigt har olja i stor omfattning ersatts av kärnkraft i energitillförseln. Av den värmemängd som avges i en kärnreaktor blir endast 1/3-del elektricitet, 2/3 delar utgörs av värme som kyls bort till ingen nytta.
Med dessa omvandlingsförluster har Sveriges energitillförsel dock ökat med 36% mellan 1970 och 1998.

Energianvändningen under perioden 1970 – 1998 inom de tre sektorerna industri, inrikes transporter och bostäder, service m.m. visar på en utveckling där transportsektorns andel ökat i förhållande till bostäder, service och industri. Industrins andel har sjunkit från 41% till 38% och bostäder,service har minskat från 44% till 40% medan transporterna har ökat från 15% til 22%.

Energianvändningens ökning är främst beroende av hur många människor samhället har och hur stor och vilken karaktär varuproduktionen har. Delar man den totala energianvändningen i Sverige per invånare så ligger den idag på ca 44 000 kWh/år , en nivå som är något lägre än 1972 men dubbelt så hög som i början av 50-talet. Under samma tid har elanvändningen nästan fördubblats, från drygt 7000 kWh till nästan 15 000 kWh/person och år. Den allmänna utvecklingen från olja till el är naturligtvis orsak till denna förändring men den förstärks av den utveckling som skett mot fler men mindre hushåll, parallellt med att boendeytan per person ökat stadigt.
I en internationell jämförelse ligger Sverige på fjärde plats vad gäller elanvändning per capita.

Elanvändning per invånare i de nordiska länderna

Samhällets energianvändning beror på flera olika faktorer som påverkas på olika sätt av vårt sätt att leva och vårt val av teknik. I jordbruksamhället svarade växter och djur för 80-85 % av energitillförseln. Växter som föda och bränsle, djur även för mekaniskt arbete. Med industrialiseringen och den tekniska utvecklingen ökade utnyttjandet av nya energikällor som kol till ångmaskiner och vattenkraft till elektricitet. Mellan åren 1860 till 1960 ökade användningen av icke-biologisk energi med 3,5% per år.
Men som framgår ovan förekommer stora skillnader i energianvändnigen också inom likadana samhällsstrukturer. Skillnaderna kan även vara betydande mellan t.ex relativt lika familjer som lever i samma kultur, tid och område. Sådana skillnader innebär att den totala energianvändningen i samhället inte endast är beroende av mängden invånare eller mängden varor eller vilka varor som produceras. Utan den beror också på vilken teknik vi använder till att producera men även hur vi använder produkterna. Stora framsteg har gjorts då det gäller att utveckla energieffektiv teknik både i produktion och i olika nyttigheter, t.ex. frysar. Men om konsumenten samtidigt ökar sin frysvolym och sänker temperatur i frysen från –18°C till -24°C, har inte mycket vunnits. Det är nödvändigt att bryta tendensen att tekniska effektivitetsvinster äts upp av ett oreflekterat sätt att använda energi.

 

Källor: Statens energimyndighet: Energiläget 1999 8000kWh per år är ingen utopi

DESS: Energirapport, faktabilaga, mars 2000-08-31

Nationalencyklopedin Konsumentverket: Miljö för miljarder